EP2132870B1 - Motoranordnung - Google Patents

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Publication number
EP2132870B1
EP2132870B1 EP08734697.9A EP08734697A EP2132870B1 EP 2132870 B1 EP2132870 B1 EP 2132870B1 EP 08734697 A EP08734697 A EP 08734697A EP 2132870 B1 EP2132870 B1 EP 2132870B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motor
line
sensor
shield
signal generator
Prior art date
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Active
Application number
EP08734697.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2132870A2 (de
Inventor
Helmut Kunkel
Rudolf Bodner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2132870A2 publication Critical patent/EP2132870A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2132870B1 publication Critical patent/EP2132870B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/003—Power cables including electrical control or communication wires

Definitions

  • the present invention relates to a motor assembly.
  • Such motor arrangements have long been known from the prior art.
  • a motor transmitter which is usually arranged on the motor, and a control and / or evaluation unit which controls the movement of the motor.
  • This evaluation device is usually connected via a line or a cable to the engine. More specifically, usually, a plurality of cables are required, which are guided by the control / Ausire réelle to the engine, such as a power cable and a plurality of control wires, such as from the US 6,243,023 B1 known.
  • motor encoder systems are known, such as from the Datasheet Omron Electronics: “Omron Solutions in Motion", October 30, 1998 in which the encoders of the motors use position, speed and acceleration values to control the motor. The respective position, velocity and acceleration values are also transmitted via control cables to the transmitter and the transmitter controls the motor in response to the measured values.
  • US 4,779,031 A shows a motor assembly in which the control device is connected in a unit to the motor to avoid an elongated motor line.
  • US 5,038,088 A discloses a stepper motor system.
  • US Pat. No. 7,135,827 B1 describes a poleless motor and control device.
  • US 5,912,541 A shows an integrated DC motor and control device.
  • DE 10 2004 014 679 A1 points to a motor with brake.
  • DE 37 43 905 A1 discloses an electromechanical drive device.
  • JP 2005 166450 A and JP 2005 166402 A each show a cable having power lines and control lines.
  • the present invention has for its object to reduce the cabling effort between the encoder system and the transmitter and in particular to reduce the number of necessary plugs and cables or lines. To be more precise, the effort with regard to material and costs for the communication between the encoder system and the transmitter is to be reduced overall.
  • the motor assembly according to the invention has a motor on which a transducer device is arranged.
  • a spatially separated from the engine control device is provided, which is in communication with the engine via at least one motor line and controls the motor movement.
  • at least one sensor device arranged on the motor is provided which detects at least one physical property of the motor or its movement and outputs a signal characteristic of this physical property.
  • the encoder device is preferably connected via the motor line to the control device, as described in claim 1.
  • the sensor device there is a direct communication connection between the sensor device and the transducer device, via which the sensor device outputs the characteristic signal directly to the transducer device.
  • a physical property of the motor or its movement are basically understood all the properties over which the motor or its movement can be characterized, such as a temperature of the motor, a torque of the motor, a position of the rotor shaft or rotor and the like. Also externally initiated physical quantities can be detected and processed, such as shocks, vibrations or the like.
  • the encoder system or the encoder device is used as a central control unit for the evaluation of external sensors.
  • the signals of the sensors and the encoder signals are each routed in their own cables to the control device, it is proposed according to the invention that a portion of signals, for example, the evaluation of external sensors on the Encoder interface is done.
  • these external sensors must not be supplied to the spatially spaced from the engine evaluation. In this way, the necessary signal lines can be significantly reduced, and in particular it is also possible to lay the signal lines directly in power cables.
  • the transducer device thus acts according to the invention as a central control unit in which signals of the individual sensor devices converge.
  • facilities can also be provided or connected in order to determine, evaluate and store information for preventive maintenance.
  • the transducer device has a processor device which is designed such that an output signal is transmitted to the control device in response to the characteristic signal transmitted by the sensor device.
  • the control device can in turn control the motor in response to this output signal. The cabling between the engine and the control device can thus be significantly reduced.
  • the motor arrangement preferably has a multiplicity of sensor devices, wherein the individual sensor devices are respectively connected via sensor lines or a few common lines or via common communication with the encoder device.
  • the encoder device is used as a central control unit which processes a plurality of sensor signals.
  • the sensor device is selected from a group of sensor devices including temperature sensor devices, position sensor devices, speed sensor devices, force sensor devices, acceleration sensor devices, combinations thereof, and the like.
  • a group of sensor devices including temperature sensor devices, position sensor devices, speed sensor devices, force sensor devices, acceleration sensor devices, combinations thereof, and the like.
  • At least one sensor device is in bidirectional communication connection with the transmitter device.
  • the transducer device as the central control unit, to transmit signals to the position sensor or temperature sensor in reverse, which in turn are used by them when outputting signals.
  • the motor device has a braking device, which is also in communication with the transmitter device.
  • this braking device is controlled by the encoder device, and conversely, the braking device can transmit signals to the transmitter device.
  • a control unit may be provided or integrated, which evaluates, for example, the brake signals during the driving process to draw conclusions about the behavior of the braking device. It is also possible to continuously monitor, for example, the brake signals in order to detect defects as they occur.
  • the motor and its transmitter device in a common housing are preferably also arranged with the individual sensor devices.
  • the cabling can be reduced and at the same time secure cable connections can be ensured in this way.
  • the motor line has an outer shield, at least three power lines running within this outer shield, which are each surrounded by an electrically insulating sheath and arranged as described in claim 1.
  • a grounding line is provided and extending within the outer shield control line.
  • two control wires are arranged within the control line, which are jointly surrounded by a second shield, wherein the second shield and the outer shield are insulated from each other and wherein on the second shield at least one end of the connecting line, an electrical contact means is arranged, which with the second electrical shield is in electrically conductive connection.
  • the cross-section of at least one sheath and / or the cross-section of the second shield at at least one end of the connecting line and preferably at both ends is irregular.
  • irregular is meant that the cross section has said insulation or shielding a maximum of one axis of symmetry.
  • said cross-section has at least one protrusion projecting outwardly with respect to the enclosure. Conceivable, however, would also be about an inwardly projecting recess.
  • the second or inner shield has its own contact or PIN.
  • Fig. 1 shows a motor assembly according to the prior art.
  • a motor 4 is provided with an output shaft 4a, wherein the motor 4 is arranged together with a sensor 6 and sensor devices 8, 14 in a common housing.
  • the reference numeral 3 refers to a terminal through which the motor 4 and the individual devices are connected via a plurality of connecting cables 5, 5a with a control and evaluation unit 2, which controls the motor.
  • a plurality of wires is necessary to connect the motor 4 with the control / evaluation unit 2.
  • control device controls the rotational movement of the motor.
  • control device the individual sensor devices each connected to the control with the control / evaluation unit 2 (hereinafter referred to as control device) via a line 5a and again a variety of control wires, such as ten control wires, necessary to all sensors with the control / evaluation to connect.
  • Fig. 2 shows a motor device according to the invention. It can be seen that here the encoder unit assumes the function of a central control unit. More precisely, the sensor devices 8, 14, 16 are each connected to the transducer device 6 via sensor lines 9, 11, 13. Thus, the cabling effort between the encoder system and the control device 2 is greatly simplified, which leads to an omission of a plurality of plugs and cables or lines.
  • the reference numeral 18 refers to a brake control, which also communicates via a connecting line 22 with the transducer device 6.
  • the motor line 10 can thus be made substantially simpler according to the invention than in the prior art. More specifically, it is possible to carry in the motor line 10 both the power cable and the ground line as well as two control wires.
  • the encoder device is connected via a connecting line 21 to the motor 4.
  • the present invention only one line connection (the motor line 10) between the controller 2 and the motor 4 is required.
  • the encoder device 6 is a processor device which detects the input signals of the individual sensor device 8, 14, 16 and the brake controller 18 and forwards a corresponding processed signal to the control device 2.
  • This signal can be transmitted via the motor line 10 or one of the control wires in the motor line 10.
  • the controller 2 can control the motor, which also takes place via the motor line 10 and one of the control wires within this motor line.
  • the reference numeral 12 denotes a connection line between the Transmitter device and the connection. This connection line can, in particular in the case of very short distances, also be in the form of a connection contact.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the invention underlying idea.
  • the transmitter device 6 communicates as a central control unit, for example via a bidirectional connection line 23 with the brake control 18. Via a further bidirectional connection line 24 certain engine data, such as the position of the rotor, a speed or acceleration to the central control unit 6 can be passed.
  • the reference numeral 8 refers to a temperature sensor for the engine temperature.
  • 25 temperature data can be transmitted to the transducer device 6 via a bidirectional connection line, on the other hand, it is also possible to transmit signals from the transducer device to the temperature sensor 8, so that this in turn can influence the engine operation.
  • Several temperature sensors can also be used to monitor the motor and their signals can be evaluated.
  • the reference numeral 14 denotes a further sensor or a plurality of further sensors, which transmit signals via an undirectional connection 26 to the transducer device 6.
  • the reference numeral 19 is representative of possible other sensors or output devices that can be used to control the motor and / or external devices.
  • the device according to the invention can also have a memory device which records or logs relevant motor data, for example a specific temperature, at a specific point in time.
  • Fig. 4 shows a highly schematic cross section of a cable according to the invention (or the motor line) 10.
  • this line cable three power lines 34, 36, 38 are provided for supplying the motor. These power lines are each surrounded by insulating sheaths 35, 37, 39.
  • the reference numeral 40 refers to a grounding line, which is also surrounded by a sheath 41.
  • the connecting line also has a control line 42.
  • this control line 42 Within this control line 42 are two control cores 44 and 46, the second of a shield 45, preferably a metallic shield, such as a tinned Copper braid, are surrounded. This second shield 45 is surrounded by a preferably double-applied Myloarfolie.
  • first shield 32 which preferably also consists of a tinned copper braid.
  • Reference numerals 32a and 32b refer to bandages attached to the first shield 32.
  • the reference numeral 33 refers to an outer sheath of the line cable 10.
  • the reference numeral 31 denotes a core monofilament and the reference numeral 43 further monofilaments, which are arranged between the individual lines
  • the two control wires 44, 46 are each surrounded by a wrapping insulation 47 and twisted together.
  • a further (not shown) insulating sheath may be provided, which surrounds the second shield 45.
  • This further insulating sheath preferably has a non-circular profile in order to be able to be inserted into a correspondingly adapted coupling. By this coding, a wrong insertion of the connecting line can be prevented in the engine. Also can be ensured by this further insulating sheath in the insulating already that the cable itself is correctly connected to a plug. Particularly preferably, this (not shown) further insulating sheath on an outwardly or inwardly projecting projection which serves for coding.
  • the reference numeral 49 refers to a PIN or a contact point, with which also the second shield 45 can be connected to the motor. This indicates that in FIG. 4 shown line cable 10 a total of eight or nine pins or contacts, which are inserted into a corresponding coupling. In addition to the three power lines 34, 36, 38 and the grounding line 40, the two control wires 44, 46 connections or PINs on. Another connection is given by the terminal 49 and a last connection is directly the first shield 32, which may for example lead to the housing of a metallic plug.
  • the insulation 35, 37 or 39 may have other than the shape shown to prevent incorrect insertion thereof.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motoranordnung. Derartige Motoranordnungen sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Dabei ist insbesondere bekannt, dass derartige Motoranordnungen neben dem Motor selbst einen üblicherweise an dem Motor angeordneten Motorgeber sowie ein Regel- und/oder Auswertegerät aufweisen, welches die Bewegung des Motors steuert. Dieses Auswertegerät ist dabei üblicherweise über eine Leitung bzw. ein Kabel mit dem Motor verbunden. Genauer gesagt ist üblicherweise eine Vielzahl von Kabeln nötig, welche von dem Regel-/Auswertegerät zu dem Motor geführt werden, wie beispielsweise ein Leistungskabel und eine Vielzahl von Steuerkabeln bzw. Steueradern, wie beispielsweise aus der US 6,243,023 B1 bekannt.
  • Daneben sind auch Motorgebersysteme bekannt, wie beispielsweise aus dem Datenblatt Omron Electronics: "Omron Solutions in Motion", 30. Oktober 1998, bei denen die Geber der Motoren Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte zur Steuerung des Motors nutzen. Dabei werden die jeweiligen Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte ebenfalls über Steuerkabel an die Auswerteelektronik übermittelt und die Auswerteelektronik steuert in Reaktion auf die gemessenen Werte den Motor. Dadurch kommt es insgesamt zu einem sehr hohen Kabelaufwand, da üblicherweise die Leistungs-, Sensor- und Gebersignale jeweils in eigenen Kabeln verlegt werden. Genauer gesagt ist eine doppelte oder mehrfache Kabelführung nötig und auch eine doppelte bzw. erhöhte Anzahl an Steckern bzw. Kabeln. Daneben sind auch beispielsweise breitere Kabelschleppeinrichtungen in elektrischen Maschinen und ein erhöhter Einbauraum nötig.
  • US 4 779 031 A zeigt eine Motoranordnung, bei welcher die Steuereinrichtung in einer Einheit an dem Motor angeschlossen ist, um eine längliche Motorleitung zu vermeiden. US 5,038,088 A offenbart ein Schrittmotorsystem. US 7,135,827 B1 beschreibt einen Sägemotor-Druckpumpenkolben mit integrierter Antriebselektronik. US 5,912,541 A zeigt einen integrierten Gleichstrommotor und Steuereinrichtung. DE 10 2004 014 679 A1 zeigt auf einen Motor mit Bremse. DE 37 43 905 A1 offenbart eine elektromechanische Antriebseinrichtung. JP 2002 313144 A , JP 2005 166450 A und JP 2005 166402 A zeigen jeweils ein Kabel, das Leistungsleitungen und Steuerleitungen aufweist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verkabelungsaufwand zwischen dem Gebersystem und der Auswerteelektronik zu reduzieren und insbesondere auch die Anzahl an nötigen Steckern und Kabeln bzw. Leitungen herabzusetzen. Genauer gesagt soll insgesamt der Aufwand hinsichtlich Material und Kosten für die Kommunikation zwischen dem Gebersystem und der Auswerteelektronik reduziert werden.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch eine Motoranordnung nach Anspruch 1 erreicht.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Motoranordnung weist einen Motor auf, an dem eine Gebereinrichtung angeordnet ist. Daneben ist eine von dem Motor räumlich getrennte Regeleinrichtung vorgesehen, welche mit dem Motor über wenigstens eine Motorleitung in Kommunikationsverbindung steht und die Motorbewegung steuert. Daneben ist wenigstens eine an dem Motor angeordnete Sensoreinrichtung vorgesehen, die wenigstens eine physikalische Eigenschaft des Motors bzw. dessen Bewegung erfasst und ein für diese physikalische Eigenschaft charakteristisches Signal ausgibt. Dabei ist die Gebereinrichtung bevorzugt über die Motorleitung mit der Regeleinrichtung verbunden, wie in Anspruch 1 beschrieben.
  • Erfindungsgemäß besteht zwischen der Sensoreinrichtung und der Gebereinrichtung eine direkte Kommunikationsverbindung, über welche die Sensoreinrichtung das charakteristische Signal unmittelbar an die Gebereinrichtung ausgibt.
  • Unter einer physikalischen Eigenschaft des Motors bzw. dessen Bewegung werden grundsätzlich alle Eigenschaften verstanden, über welche der Motor oder seine Bewegung charakterisiert werden kann, wie beispielsweise eine Temperatur des Motors, ein Drehmoment des Motors, eine Position der Rotorwelle oder Rotors und dergleichen. Auch können extern eingeleitete physikalische Größen erfasst und verarbeitet werden, wie Stöße, Vibrationen oder dergleichen.
  • Damit wird erfindungsgemäß das Gebersystem bzw. die Gebereinrichtung als zentrale Steuereinheit zur Auswertung von externen Sensoren verwendet. Während derzeit, wie oben erwähnt, die Signale der Sensoren und die Gebersignale jeweils in eigenen Kabeln zu der Regeleinrichtung geleitet werden, wird damit erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein Teil von Signalen, beispielsweise die Auswertung von externen Sensoren über die Geberschnittstelle erfolgt. Damit müssen diese externen Sensoren nicht der von dem Motor räumlich beabstandeten Auswerteelektronik zugeführt werden. Auf diese Weise können die notwendigen Signalleitungen deutlich reduziert werden und insbesondere ist es auch möglich, die Signalleitungen direkt in Leistungskabeln zu verlegen. Die Gebereinrichtung wirkt damit erfindungsgemäß als zentrale Steuereinheit, in der Signale der einzelnen Sensoreinrichtungen zusammenlaufen. Daneben können auch Einrichtungen vorgesehen bzw. angeschlossen sein, um Informationen zur vorbeugenden Wartung zu ermitteln, auszuwerten und zu speichern.
  • Vorzugsweise weist die Gebereinrichtung eine Prozessoreinrichtung auf, die derart gestaltet ist, dass in Reaktion auf das von der Sensoreinrichtung übermittelte charakteristische Signal ein Ausgangssignal an die Regeleinrichtung übermittelt wird. Die Regeleinrichtung kann wiederum in Reaktion auf dieses Ausgangssignal den Motor entsprechend ansteuern. Der Verkabelungsaufwand zwischen dem Motor und der Regeleinrichtung kann damit erheblich reduziert werden.
  • Bevorzugt weist die Motoranordnung eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen auf, wobei die einzelnen Sensoreinrichtungen jeweils über Sensorleitungen oder einige gemeinsame Leitungen oder über gemeinsame Kommunikation mit der Gebereinrichtung verbunden sind. Damit wird bei dieser Ausführungsform die Gebereinrichtung als zentrale Steuereinheit verwendet, welche eine Vielzahl von Sensorsignalen verarbeitet.
  • Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung aus einer Gruppe von Sensoreinrichtungen ausgewählt, welche Temperatursensoreinrichtungen, Positionssensoreinrichtungen, Geschwindigkeitssensoreinrichtungen, Kraftsensoreinrichtungen, Beschleunigungssensoreinrichtungen, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält. Mithilfe dieser unterschiedlichen Sensoreinrichtungen kann eine exakte Steuerung des Motors durchgeführt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform steht wenigstens eine Sensoreinrichtung in bidirektionaler Kommunikationsverbindung mit der Gebereinrichtung. So ist es beispielsweise auch möglich, dass die Gebereinrichtung als zentrale Steuereinheit umgekehrt Signale an den Positionssensor oder Temperatursensor aussendet, die wiederum von diesen bei der Ausgabe von Signalen benutzt werden.
  • Vorzugsweise weist die Motoreinrichtung eine Bremseinrichtung auf, welche ebenfalls in Kommunikationsverbindung mit der Gebereinrichtung steht. Damit wird von der Gebereinrichtung auch diese Bremseinrichtung gesteuert, wobei umgekehrt auch die Bremseinrichtung Signale an die Gebereinrichtung übermitteln kann. Daneben kann eine Steuereinheit vorgesehen bzw. integriert sein, die beispielsweise die Bremsensignale während des Ansteuervorgangs auswertet, um Rückschlüsse auf das Verhalten der Bremseinrichtung zu ziehen. Auch ist eine ständige Überwachung beispielsweise der Bremsensignale möglich, um Defekte bereits bei ihrem Auftreten zu erkennen.
  • Vorzugsweise sind auch der Motor und dessen Gebereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse bevorzugt auch mit den einzelnen Sensoreinrichtungen angeordnet. Auch auf diese Weise kann der Verkabelungsaufwand reduziert und gleichzeitig können auf diese Weise sichere Kabelverbindungen gewährleistet werden.
  • Zudem weist die Motorleitung eine äußere Abschirmung auf, wenigstens drei innerhalb dieser äußeren Abschirmung verlaufende Leistungsleitungen, die jeweils von einer elektrisch isolierenden Umhüllung umgeben sind und angeordnet sind, wie in Anspruch 1 beschrieben. Daneben ist eine Erdungsleitung vorgesehen sowie eine innerhalb der äußeren Abschirmung verlaufende Steuerleitung. Erfindungsgemäß sind innerhalb der Steuerleitung zwei Steueradern angeordnet, welche gemeinsam von einer zweiten Abschirmung umgeben sind, wobei die zweite Abschirmung und die äußere Abschirmung gegeneinander isoliert sind und wobei an der zweiten Abschirmung an wenigstens einem Ende der Verbindungsleitung eine elektrische Kontakteinrichtung angeordnet ist, welche mit der zweiten elektrischen Abschirmung in elektrisch leitender Verbindung steht.
  • Bevorzugt ist der Querschnitt wenigstens einer Umhüllung und/oder der Querschnitt der zweiten Abschirmung an wenigstens einem Ende der Verbindungsleitung und bevorzugt an beide Enden unregelmäßig ausgebildet. Unter unregelmäßig wird dabei verstanden, dass der Querschnitt die besagte Isolierung bzw. Abschirmung maximal eine Symmetrieachse aufweist.
  • Vorzugsweise weist der besagte Querschnitt wenigstens einen bezüglich der Umhüllung nach außen ragendem Vorsprung auf. Denkbar wäre jedoch auch etwa eine nach innen ragende Ausnehmung.
  • Damit weist erfindungsgemäß die zweite bzw. innere Abschirmung einen eigenen Kontakt bzw. einen eigenen PIN auf.
  • Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
  • Darin zeigen:
    • Fig. 1
    eine Motoranordnung nach dem Stand der Technik;
    Fig. 2
    eine erfindungsgemäße Motoranordnung;
    Fig. 3
    eine Darstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Motoranordnung; und
    Fig. 4
    einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsleitung.
  • Fig. 1 zeigt eine Motoranordnung nach dem Stand der Technik. Dabei ist ein Motor 4 mit einer Abtriebswelle 4a vorgesehen, wobei der Motor 4 gemeinsam mit einem Geber 6 und Sensoreinrichtungen 8, 14 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist.
  • Das Bezugszeichen 3 bezieht sich auf einen Anschluss, über den der Motor 4 und die einzelnen Einrichtungen über eine Vielzahl von Verbindungskabeln 5, 5a mit einem Regel- und Auswertegerät 2 verbunden sind, welches den Motor steuert. Dabei ist eine Vielzahl von Adern nötig, um den Motor 4 mit dem Regel-/Auswertegerät 2 zu verbinden. Im Einzelnen sind neben drei Leistungsleitungen und einer Erdungsleitung mehrere, beispielsweise vier, Steueradern nötig, um die Drehbewegung des Motors zu steuern. Daneben sind auch die einzelnen Sensoreinrichtungen jeweils zur Regelung mit der Regel-/Auswerteinheit 2 (im Folgenden als Regeleinrichtung bezeichnet) über eine Leitung 5a verbunden und auch hier ist wieder eine Vielzahl von Steueradern, beispielsweise zehn Steueradern, nötig, um alle Sensoren mit der Regel-/Auswerteeinheit zu verbinden.
  • Damit ist im Stand der Technik ein erheblicher Verkabelungsaufwand nötig und auch sind entsprechend aufwändige Steckverbindungen zu Verfügung zu stellen. Weiterhin stellen derartige Steckverbindungen und Kabelverbindungen eine häufige Fehlerquelle dar, da beispielsweise durch äußere Einflüsse wie Stöße die Steckkontakte belastet werden können. Auch sind derartige äußere Steckkontakte stärker den äußeren Einflüssen ausgesetzt und damit einem höheren Verschleiß unterworfen.
  • Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Motoreinrichtung. Man erkennt, dass hier die Gebereinheit die Funktion einer zentralen Steuereinheit übernimmt. Genauer gesagt sind die Sensoreinrichtungen 8, 14, 16 jeweils über Sensorleitungen 9, 11, 13 mit der Gebereinrichtung 6 verbunden. Damit wird der Verkabelungsaufwand zwischen dem Gebersystem und der Regeleinrichtung 2 stark vereinfacht, was zu einem Entfall von einer Vielzahl von Steckern und Kabeln bzw. Leitungen führt. Das Bezugszeichen 18 bezieht sich auf eine Bremsenansteuerung, die ebenfalls über eine Verbindungsleitung 22 mit der Gebereinrichtung 6 kommuniziert. Die Motorleitung 10 kann damit erfindungsgemäß wesentlich einfacher ausgeführt werden als im Stand der Technik. Genauer gesagt ist es möglich, in der Motorleitung 10 sowohl die Leistungskabel als auch die Erdungsleitung als auch zwei Steueradern zu führen. Die Gebereinrichtung ist über eine Verbindungsleitung 21 mit dem Motor 4 verbunden.
  • Somit ist durch die vorliegende Erfindung nur eine Leitungsverbindung (die Motorleitung 10) zwischen der Regeleinrichtung 2 und dem Motor 4 erforderlich. In der Gebereinrichtung 6 befindet sich eine Prozessoreinrichtung, welche die Eingangssignale der einzelnen Sensoreinrichtung 8, 14, 16 sowie der Bremsensteuerung 18 erfasst und ein entsprechend verarbeitetes Signal an die Regeleinrichtung 2 weiterleitet. Dieses Signal kann dabei über die Motorleitung 10 bzw. eine der Steueradern in der Motorleitung 10 übertragen werden. In Reaktion auf diese Signale kann wiederum die Regeleinrichtung 2 den Motor steuern, was ebenfalls über die Motorleitung 10 bzw. eine der Steueradern innerhalb dieser Motorleitung erfolgt. Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet eine Verbindungsleitung zwischen der Gebereinrichtung und dem Anschluss. Diese Verbindungsleitung kann, insbesondere bei sehr kurzen Wegstrecken auch in Form eines Verbindungskontakts bestehen.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der der Erfindung zugrunde liegenden Idee. Dabei kommuniziert die Gebereinrichtung 6 als zentrale Steuereinheit, beispielsweise über eine bidirektionale Verbindungsleitung 23 mit der Bremsenansteuerung 18. Über eine weitere bidirektionale Verbindungsleitung 24 können bestimmte Motordaten, wie beispielsweise die Position des Rotors, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung an die zentrale Steuereinheit 6 weitergegeben werden.
  • Das Bezugszeichen 8 bezieht sich auf einen Temperatursensor für die Motortemperatur. Einerseits können über eine bidirektionale Verbindungsleitung 25 Temperaturdaten an die Gebereinrichtung 6 übermittelt werden, andererseits ist es jedoch auch möglich, Signale von der Gebereinrichtung an den Temperatursensor 8 zu übermitteln, damit dieser wiederum auf den Motorbetrieb Einfluss nehmen kann. Dabei können auch mehrere Temperatursensoren zur Überwachung des Motors eingesetzt und deren Signale ausgewertet werden.
  • Das Bezugszeichen 14 bezeichnet einen weiteren Sensor bzw. eine Vielzahl von weiteren Sensoren, welche Signale über eine undirektionale Verbindung 26 an die Gebereinrichtung 6 übermitteln. Das Bezugszeichen 19 steht stellvertretend für mögliche weitere Sensoren oder Ausgabeeinrichtungen, die zur Steuerung des Motors und/oder externer Einrichtungen verwendet werden können. Daneben kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Speichereinrichtung aufweisen, welche relevante Motordaten beispielsweise eine bestimmte Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst bzw. protokolliert.
  • Fig. 4 zeigt stark schematisiert einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Leitungskabels (bzw. der Motorleitung) 10. Innerhalb dieses Leitungskabels sind drei Leistungsleitungen 34, 36, 38 zur Versorgung des Motors vorgesehen. Diese Leistungsleitungen sind jeweils mit isolierenden Umhüllungen 35, 37, 39 umgeben. Das Bezugszeichen 40 bezieht sich auf eine Erdungsleitung, die ebenfalls von einer Umhüllung 41 umgeben ist. Neben diesen besagten Leistungsleitungen weist die Verbindungsleitung auch eine Steuerleitung 42 auf. Innerhalb dieser Steuerleitung 42 befinden sich zwei Steueradern 44 und 46, die von einer zweiten Abschirmung 45, bevorzugt einer metallischen Abschirmung, wie einem verzinnten Kupfergeflecht, umgeben sind. Diese zweite Abschirmung 45 ist von einer bevorzugt doppelt aufgebrachten Myloarfolie umgeben.
  • Sämtliche Leitungen sind von einer ersten Abschirmung 32, welche bevorzugt ebenfalls aus einem verzinntem Kupfergeflecht besteht, umgeben. Die Bezugszeichen 32a und 32b beziehen sich auf Bandierungen, die an der ersten Abschirmung 32 angebracht sind.
  • Das Bezugszeichen 33 bezieht sich auf einen Außenmantel des Leitungskabels 10. Das Bezugszeichen 31 bezeichnet ein Kernmonofil und das Bezugszeichen 43 weitere Monofile, welche zwischen den einzelnen Leitungen angeordnet sind
  • Die beiden Steueradern 44, 46 sind jeweils von einer umhüllenden Isolierung 47 umgeben und miteinander verdrillt.
  • Daneben kann zwischen der ersten Abschirmung 32 und der zweiten Abschirmung 45 eine weitere (nicht gezeigte) isolierende Umhüllung vorgesehen sein, welche die zweite Abschirmung 45 umgibt. Diese weitere isolierende Umhüllung weist dabei bevorzugt ein nicht kreisförmiges Profil auf, um in eine entsprechend angepasste Kupplung eingeschoben werden zu können. Durch diese Kodierung kann ein falsches Einstecken der Verbindungsleitung in den Motor verhindert werden. Auch kann durch diese weitere isolierende Umhüllung im Isolierkörper bereits gewährleistet werden, dass das Kabel selbst korrekt an einen Stecker angeschlossen wird. Besonders bevorzugt weist diese (nicht gezeigte) weitere isolierende Umhüllung einen nach außen oder nach innen ragenden Vorsprung auf, der zur Kodierung dient.
  • Das Bezugszeichen 49 bezieht sich auf einen PIN bzw. eine Kontaktstelle, mit der auch die zweite Abschirmung 45 an dem Motor angeschlossen werden kann. Damit weist das in Figur 4 gezeigte Leitungskabel 10 insgesamt acht oder neun PINs bzw. Kontakte auf, die in eine entsprechende Kupplung eingeführt werden. Neben den drei Leistungsleitungen 34, 36, 38 und der Erdungsleitung 40 weisen auch die beiden Steueradern 44, 46 Anschlüsse bzw. PINs auf. Ein weiterer Anschluss ist durch den Anschluss 49 gegeben und ein letzter Anschluss ist direkt die erste Abschirmung 32, die beispielsweise auf das Gehäuse eines metallischen Steckers führen kann.
  • Weiterhin wäre es auch möglich, die Isolierungen 35, 37 oder 39 mit nicht kreisförmigen Querschnitten bzw. Kodierungen zu versehen, die ein falsches Einstecken der elektrischen Leitung 10 verhindern. Die Isolierung 47 kann jedoch auch andere als die gezeigte Form aufweisen, um ein falsches Einstecken derselben zu verhindern.
  • Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motoranordnung
    2
    Regeleinrichtung bzw. Regel-/Auswertegerät
    3
    Anschluss
    4
    Motor
    4a
    Abtriebswelle
    5, 5a
    Verbindungskabel (Stand der Technik)
    6
    Gebereinrichtung
    7
    Gehäuse
    8
    Sensoreinrichtung, Temperatursensor
    9
    Sensorleitung, direkte Kommunikationsverbindung
    10
    Motorleitung
    11
    Sensorleitung
    12
    Verbindungsleitung
    13
    Sensorleitung
    14, 16
    Sensoreinrichtung
    15
    Bremseneinrichtung
    18
    Bremsenansteuerung
    19
    weitere Sensoren
    21
    Verbindungsleitung
    22, 24, 25
    bidirektionale Verbindungsleitung
    26
    undirektionale Verbindung
    31
    Kernmonofil
    32
    erste Abschirmung
    32a, 32b
    Bandierung
    33
    Außenmantel
    34, 36, 38
    Leistungsleitung
    35, 37, 39
    isolierende Umhüllung
    40
    Erdungsleitung
    41
    Umhüllung
    42
    Steuerleitung
    43
    weiteres Monofil
    44, 46
    Steuerader
    45
    zweite Abschirmung
    45a
    Myloarfolie
    47
    umhüllende Isolierung
    49
    Anschluss

Claims (9)

  1. Motoranordnung (1), mit einem Motor (4), an dem eine Gebereinrichtung (6) angeordnet ist, einer von dem Motor (4) räumlich getrennten Regeleinrichtung (2), welche mit dem Motor (4) über wenigstens eine Motorleitung (10) in Kommunikationsverbindung steht und die Motorbewegung steuert, wenigstens einer an dem Motor (4) angeordneten Sensoreinrichtung (8, 14, 16), die ausgestaltet ist, wenigstens eine physikalische Eigenschaft des Motors (4) zu erfassen und ein für diese physikalische Eigenschaft charakteristisches Signal auszugeben, und einer Bremsensteuerung (18), wobei die Gebereinrichtung (6) mit der Regeleinrichtung (2) verbunden ist, wobei zwischen der Sensoreinrichtung (8) und der Gebereinrichtung (6) eine direkte Kommunikationsverbindung (9) besteht, über welche die Sensoreinrichtung (8) das charakteristische Signal unmittelbar an die Gebereinrichtung (6) ausgibt, wobei sich in der Gebereinrichtung (6) eine Prozessoreinrichtung befindet, welche ausgestaltet ist, Eingangssignale der wenigstens einen Sensoreinrichtung (8, 14, 16) und der Bremsensteuerung (18) zu erfassen und ein entsprechend verarbeitetes Signal an die Regeleinrichtung (2) über die Motorleitung (10) weiterzuleiten, wobei die Motorleitung (10) aufweist eine äußere Abschirmung (32), wenigstens drei innerhalb dieser äußeren Abschirmung verlaufende Leistungsleitungen (34, 36, 38), die jeweils von einer elektrisch isolierenden Umhüllung (35, 37, 39) umgeben sind, eine Erdungsleitung (40), und eine innerhalb der äußeren Abschirmung (32) verlaufende Steuerleitung (42), wobei innerhalb der Steuerleitung (42) zwei Steueradern (44, 46) angeordnet sind, welche von einer zweiten Abschirmung (45) umgeben sind und zur Weiterleitung des verarbeiteten Signals von der Prozessoreinrichtung der Gebereinrichtung (6) an die Regeleinrichtung (2) und zur Steuerung des Motors (4) mit der Regeleinrichtung (2) vorgesehen sind, wobei die zweite Abschirmung (45) und die äußere Abschirmung (32) gegeneinander isoliert sind, wobei an der zweiten Abschirmung (45) an wenigstens einem Ende der Motorleitung (10) eine elektrische Kontakteinrichtung (49) angeordnet ist, welche mit der zweiten elektrischen Abschirmung (45) in elektrisch leitender Verbindung steht, und wobei die Motorleitung ein Kernmonofil (31) aufweist, um welches herum die wenigstens drei Leistungsleitungen (34, 36, 38), die eine Erdungsleitung (40) und die eine Steuerungsleitung (42) angeordnet sind.
  2. Motoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Prozessoreinrichtung derart gestaltet ist, dass in Reaktion auf das von der Sensoreinrichtung übermittelte charakteristische Signal ein Ausgangssignal an die Regeleinrichtung (2) übermittelt wird.
  3. Motoranordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Motoranordnung (1) eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen (8, 14,16) aufweist, wobei die einzelnen Sensoreinrichtungen jeweils über Sensorleitungen (11, 13, 22) mit der Gebereinrichtung (6) verbunden sind.
  4. Motoranordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sensoreinrichtung aus einer Gruppe von Sensoreinrichtungen ausgewählt ist, welche Temperatursensoreinrichtungen, Positionssensoreinrichtungen, Geschwindigkeitssensoreinrichtungen, Kraftsensoreinrichtungen, Beschleunigungssensoreinrichtungen, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält.
  5. Motoranordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens eine Sensoreinrichtung (8, 12, 16) in bidirektionaler Kommunikationsverbindung mit der Gebereinrichtung (6) steht.
  6. Motoranordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Motoranordnung eine Bremseinrichtung (18) aufweist, welche in Kommunikationsverbindung mit der Gebereinrichtung steht.
  7. Motoranordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Motorleitung Monofile (43) aufweist, die jeweils zwischen den um das Kernmonofil angeordneten drei Leistungsleitungen (34, 36, 38), der einen Erdungsleitung (40) und der einen Steuerungsleitung (42) angeordnet sind.
  8. Elektrische Verbindungsleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Querschnitt wenigstens einer Umhüllung (35, 37, 39, 41, 47) wenigstens an einem Ende der Verbindungsleitung unsymmetrisch ausgeführt ist.
  9. Elektrische Verbindungsleitung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Querschnitt wenigstens einer Umhüllung (35, 37, 39, 41, 47) einen bezüglich der Umhüllung nach außen ragenden Vorsprung aufweist.
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